番茄是一种对冷害极为敏感的喜温蔬菜，如何增强番茄植株耐冷性对于冬春季番茄设施栽培具有重要意义。课题组前期发现以野生型多毛番茄作为砧木嫁接栽培番茄能提高其耐冷性，茉莉酸在多毛番茄嫁接增强栽培番茄耐冷性中具有重要作用(研究结果已发表在Horticulture Researchhttps://doi.org/10.1093/hr/uhac227)，但其中具体调控茉莉酸生物合成的作用机制尚未明确。
近日，Plant Physiology在线发表了yl34511线路中心欢迎、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室别之龙教授团队和欧阳波教授团队合作完成的论文“Transcription factor SlWRKY50 enhances cold tolerance in tomato by activating the jasmonic acid signaling”，解析了转录因子SlWRKY50通过介导茉莉酸信号途径调控番茄低温响应的分子机制，为进一步研究WRKY转录因子的潜在机制和植物低温响应机制奠定了基础，同时也为未来耐低温番茄品种的选育提供了新的基因靶点。
该研究发现，茉莉酸合成途径关键基因SlAOS是导致耐冷的多毛番茄和冷敏感的栽培番茄接穗中茉莉酸含量差异的关键因子。通过启动子元件预测，加权基因共表达网络分析及RT-qPCR定量实验，找到SlAOS的上游调控因子SlWRKY50。进一步通过酵母单杂交、LUC荧光信号检测、GUS活性分析及EMSA实验，明确了SlWRKY50能够直接结合到SlAOS的启动子上并正调控其转录。进一步通过病毒诱导的基因沉默和转基因技术进行验证，结果发现SlWRKY50正调控茉莉酸的生物合成，以此抵御低温胁迫。此外，通过药理学实验证明，对SlWRKY50超量植株施用JA抑制剂DIECA则负调控其耐冷性。通过以上证据说明SlWRKY50是通过介导茉莉酸信号增强番茄苗的耐冷性，此外，还发现茉莉酸信号的关键调控因子MYC2直接靶向SlWRKY50启动子正调控其转录，并通过JA缺失突变体和一系列生化实验验证了这一点。
综上所述，低温胁迫下SlWRKY50可转录激活JA合成酶SlAOS的表达，促进JA积累，进而通过MYC2-WRKY50通路诱导SlWRKY50的表达，建立自我放大反馈回路。积累的JA可以激活抗氧化酶活性，增强活性氧清除能力，最终提高番茄的耐冷性（图1）。
图1 SlWRKY50通过介导茉莉酸信号途径调控番茄低温响应
别之龙教授团队长期致力于设施蔬菜逆境生理与分子生物学、蔬菜种苗生长发育、设施蔬菜品质形成与调控等方面的研究。yl34511线路中心欢迎博士研究生王丽慧为第一作者，别之龙教授和欧阳波教授为该论文的共同通讯作者。中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究员对此研究提供了突变体种质资源。本研究得到了国家重点研发计划、湖北省自然科学基金创新群体、湖北省重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项基金等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad578
作者：王丽慧
审核：别之龙